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液态成型法制备铝基碳化硼中子吸收材料关键技术研究
摘要
铝基碳化硼中子吸收材料具有很高的热稳定性和较高的化学惰性，因此在高温、高腐蚀性和强射线环境下具有广泛的应用前景。本文提出了利用液态成型法制备铝基碳化硼中子吸收材料的关键技术，重点探讨了粉末制备、浆料稠度控制、成型参数优化和烧结工艺对材料性能的影响，并对未来的研究方向进行了展望。
关键词：液态成型法，铝基碳化硼，中子吸收材料，热稳定性，化学惰性
Abstract
Aluminum-basedboroncarbideneutronabsorbingmaterialhashighthermalstabilityandchemicalinertness,andthereforehasbroadprospectsforapplicationinhightemperature,highcorrosiveness,andstrongradiationenvironments.Thispaperproposesthekeytechnologyofusingliquidmoldingmethodtopreparealuminum-basedboroncarbideneutronabsorbingmaterial.Thepaperfocusesontheeffectofpowderpreparation,slurryviscositycontrol,moldingparameteroptimizationandsinteringprocessonmaterialproperties.Furthermore,thepaperprovidesprospectsforfutureresearchdirections.
Keywords:Liquidmoldingmethod,aluminum-basedboroncarbide,neutronabsorbingmaterial,thermalstability,chemicalinertness.
一、引言
铝基碳化硼中子吸收材料是一种具有很高热稳定性和较高化学惰性的材料，广泛应用于高温、高腐蚀性、强射线等恶劣环境中。在核工业、航空航天、高速列车、工程机械等领域都有着广泛的应用。近年来，随着国家科技事业的快速发展，越来越多的人开始关注铝基碳化硼中子吸收材料的制备和应用。
液态成型法是一种制备复杂形状的陶瓷材料的有效方法，其可保证制备的陶瓷材料具有优异的力学及物理性能。本文重点探讨了利用液态成型法制备铝基碳化硼中子吸收材料的关键技术。主要包括：粉末制备、浆料稠度控制、成型参数优化和烧结工艺对材料性能的影响。同时，本文还对未来的研究方向进行了展望。
二、液态成型法制备铝基碳化硼中子吸收材料的工艺流程
液态成型法是一种以浆料为原料，通过形成流体结构来制备材料的技术。液态成型法可分为多种制备方法，其中压铸法、注射成型法、挤出成型法、喷涂成型法和胶凝成型法等可以用来制备铝基碳化硼中子吸收材料。在本文中，我们以挤出成型法为例介绍液态成型法制备铝基碳化硼中子吸收材料的工艺流程。如图1所示。
1.粉末制备及筛分
铝基碳化硼中子吸收材料的主要成分是Al、B、C，不同的制备方法需要使用不同的粉末制备方法，我们在这里使用的是高能机械球磨法制备铝基碳化硼中子吸收材料的粉末。球磨过程中，可以按照一定的比例掺加相应的助剂，调整粉末的硬度和分散性。经过球磨后的粉末，需要进行筛分，以消除较粗颗粒和颗粒聚团，保证粉末的颗粒分布均匀。
2.浆料制备及稠度控制
将制备好的粉末于溶剂中进行混合，加入适量的分散剂、黏合剂以及其他的助剂，在高速搅拌机中进行20小时。为了保证浆料的稠度是合理的，以达到制品的成型要求，浆料的理论最佳浓度为45wt%。
3.挤出成型
将制备好的浆料充分混合后，再输送至挤压成型机中。在这个过程中，需要根据制品的形状和尺寸选定合适的模具和挤压压力。完成挤压后，将制品从模具中取出，然后进行干燥处理。
4.烧结过程
取出干燥处理好的制品后，将其置于高温烧结炉中进行烧结。烧结过程分为两个阶段：前期加温和后期保温。前期加温阶段需要控制烧结的速率，而后期保温阶段则需要保持一定时间和温度以达到最终的热度。最终制备好的铝基碳化硼中子吸收材料具有优良的力学、物理和化学特性。
三、关键技术及其影响因素
1.粉末制备技术
粉末制备是液态成型法制备铝基碳化硼中子吸收材料的第一步。制备出优良的粉末对于后续的工艺和性能十分重要。一般利用高能机械球磨法可以制备出粒度分布均匀的铝基碳化硼中子吸收材料粉末。不同的添加剂可以在粉末制备过程中加入，以提高燃烧均匀性、改进粉末流动性、提高成品致密度。
2.浆料稠度控制技术
控制浆料的稠度是制备铝基碳化硼中子吸收材料的关键技术之一。理论最佳浓度为45wt%，